储能电池接入独立电源系统的研究.pdf

第44卷第6期
电力电子技术
Vol44, No 6
2010年6月
Power Electronics
June 2010
储能电池接人独立电源系统的研究
李明,蔡旭,曹云峰,李征
(上海交通大学,上海200240)
摘要:独立电源系统中储能单元是必不可少的部分,而储能电池是采用较为广泛的储能单元之一,因此如何将直流
侧储能电池与交流侧联系起来进行有功和无功交换就成了关键问题。这里基于传统的电压源变换器提出了一种储
能电池接入系统的拓扑结构,设计了原型样机。通过实验证明该系统能够起到稳定独立电源系统电压和频率的作
用,实现能量的双向流通,并具备一定的应用前景。
关键词:独立电源;储能单元;电压源变换器
中图分类号:THM91
文献标识码:A
文章编号:1000-100X(2010)06-0078-02
Research on Power Conditioning System in Stand Alone Power System
LI Ming, CAI Xu, CAO Yun-feng, LI Zheng
( Shanghai Jiao Tong Uninersity, Shanghai 200240, China)
Abstract: Iin stand alone power system, energy storage unit is an essential part. The storage battery is one of the widely
used storage units. So how to associate the DC storage battery with the Ac-side while exchanging active and reactive power
on both sides becomes the key issue. This paper proposes a topology of power conditioning system based on a traditional
voltage source converter. Obtained results are validated in a small scale prototype. This power conditioning system can stabi
lize the voltage and frequency in stand alone system. Energy can be exchanged on both sides with the aid of power condi
tioning system which is with certain prospect.
Keywords: stand alone power; energy storage unit; voltage source converter
Foundation Project: Supported by State Key Laboratory of Ocean Engineering Independent Fund(No AE010803)
Shanghai Science and Technology Development Fund(No.08DZ1200504, No,09DZ1201303
2风蓄组合独立电源系统构成
独立电力系统也称离网型电力系统,是指与大
图1示出风电蓄电池组合电源独立供电系统构
电网隔离的、从发电到用电独立运行的小型电力系成,主要包括风力发电机组、储能电池、储能电池接
统。在大电网难以覆盖的区域往往存在小型独立电入系统( Power Conditioning System,简称PCS)、卸荷
力系统,如采用小型柴油发电站供电的系统叫。这些装置和柴油发电机。
地区用电网联接代价大,但可再生能源较丰富,因而
出现了风能和其他可再生能源发电技术用于独立电
风电机组
各种负载
力系统的案例。由不同类型电源组合供电的系统又
称为混合独立系统。随着对环境问题的日益关注,研
电池组
L和CS
D→卸荷装置
究利用可再生能源的分布式独立电力系统成为了国
柴治发東机上OO
际上研究的热点叫。同时,伴随风力发电技术的发展
图1系统构成
及相对较低的代价,利用风电混合独立电力系统成
风力发电是独立供电系统中所需能量的来源。
为了世界范围的具有市场潜力的小区域供电方案。储能电池主要是将风大时的多余风能储存起来,填
在此硏究了某风电蓄电池组合独立电源系统技补风小时的功率缺额。卸荷裝置在储能电池充满电
术研究项目,其中电能主要来自风力发电机,储能蓄后投入,用于吸收多余的风能。柴油发电机在独立供
电池作为系统能量平衡的主要单元,在风大时吸收电系统中用作应急或备用电源。此外,PCS是系统中
多余的风能,有缺额时向负荷提供电能。以下均以风的核心单元。储能电池通过PCS接入交流系统,PCS
电蓄电池组合独立电源系统为例来阐述,将其中的风起到功率调节、充放电管理及系统状态监控的作用。
能换成其他可再生能源依然适用
3PCS的实现原理
基金项目:海洋工程国家重点实验室自主基金(AEO10803);
PCS的主要功能是进行DC/AC的双向变换,通
上海市科技发展基金(O8DZ1200504,09DZ1201303)
过检测交流侧的电压幅值和相位,调节注入系统接
定稿日期:2010-05-2
入点(PCC点)的电流幅值和相位,亦即是能四象限
作者简介:李明(1986-),男,湖北宜昌人,项士,研究方向运行,实现储能单元与供电系统间的双向有功、无功
为风电孤网中的功率调节。
功率交换。图2示出PCS的示意图。